CN111676813B - 一种攀爬机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种攀爬机器人，用于提供一种以两条绳索为攀爬对象的攀爬机器人解决方案。本申请实施例包括：主体支架、驱动模块以及控制模块；主体支架包括支架本体以及位于支架本体两侧的驱动模块安装支架；驱动模块包括驱动支撑架、V型轮、驱动电机以及驱动传动部件；其中驱动电机固定安装在驱动支撑架，V型轮可转动地安装于驱动支撑架，驱动电机通过驱动传动部件驱动V型轮；驱动支撑架安装在驱动模块安装支架，支架本体两侧的V型轮的距离适配两条绳索之间的距离；控制模块包括控制器；该控制器与驱动电机进行电连接，控制器用于对驱动电机的正反转动进行控制。

Description

一种攀爬机器人

技术领域

本申请属于检测装备技术领域，特别涉及一种攀爬机器人。

背景技术

在悬索桥中，悬索桥的主缆承受着整个桥梁的重量，是整个悬索桥的核心受力部件。在悬索桥中，悬索桥的主缆长期承受桥梁的重量，以及风、雨、日晒等自然环境的复杂考验，主缆在此过程中容易出现表面腐蚀、索夹滑移、内部钢丝断裂等问题。因此，为保证悬索桥的安全和正常使用，根据《路桥涵养护规范》中的相关要求，技术人员需要定期对悬索桥进行检测，特别是对悬索桥的主缆进行检测。

现有技术中，为了方便技术人员在悬索器上的主缆进行行走与检测，在主缆长度方向的两侧上方通常伴随安装着多层与主缆平行的绳索，通常是两条相对水平的绳索为一层，并且每隔一定的绳索长度距离使用横杆保持绳索在主缆的两侧的横向距离，每隔一定的绳索长度距离使用立柱保持绳索在主缆两侧上方的垂直距离，绳索通过横杆、立柱与主缆进行距离保持并通过绳夹进行固定连接，以此实现了以主缆为底，多层位于主缆两侧的绳索沿着主缆长度方向的行走结构，其中最上层的两根绳索称为扶手绳，技术人员可以较为安全地扶着主缆在两侧的扶手绳，走在主缆上对主缆进行检测。

随着机器人技术的发展，急需一种可以主缆的扶手绳为攀爬对象的机器人，也就是说缺少以两条绳索为攀爬对象的攀爬机器人。

发明内容

本申请实施例提供了一种攀爬机器人，用于提供一种以两条绳索为攀爬对象的攀爬机器人解决方案。

本申请的一种攀爬机器人，用于沿着两条绳索攀爬，包括：主体支架（100）、驱动模块（200）以及控制模块（300）；

所述主体支架（100）包括支架本体（101）以及位于所述支架本体（101）两侧的驱动模块安装支架（102）；

所述驱动模块（200）包括驱动支撑架（201）、V型轮（202）、驱动电机（203）以及驱动传动部件；其中所述驱动电机（203）固定安装在所述驱动支撑架（201），所述V型轮（202）可转动地安装于所述驱动支撑架（201），所述驱动电机（203）通过所述驱动传动部件驱动所述V型轮（202）；所述驱动支撑架（201）安装在所述驱动模块安装支架（102），所述支架本体（101）两侧的所述V型轮（202）的距离适配两条所述绳索之间的距离；

所述控制模块（300）包括控制器（301）；其中所述控制器（301）与所述驱动电机（203）进行电连接，所述控制器（301）用于对所述驱动电机（203）的正反转动进行控制。

可选地，所述驱动支撑架（201）包括：外侧板（2011）、内侧板（2013）以及支撑轴（2012），所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）相对设置，支撑轴（2012）置于外侧板（2011）与内侧板（2013）之间，用于固定连接外侧板（2011）与内侧板（2013）的相对位置。

可选地，所述驱动电机（203）通过所述电机座（205）固定安装在所述内侧板（2013）远离所述外侧板（2011）的一侧。

可选地，所述驱动传动部件包括：主动传动组件以及被动传动组件；

所述主动传动组件用于与所述驱动电机（203）动力连接，将所述驱动电机（203）输出的动力传送到所述被动传动组件；

所述被动传动组件用于与所述V型轮（202）同轴连接，将所述被动传动组件的动力传送到所述V型轮（202）。

可选地，所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）之间相对设置有若干对通孔；

所述主动传动组件包括：主动轴（206）、主动轴轴承座（207）、同步带主动轮（208）以及第一同步带（209）；

所述被动传动组件包括：被动轴、被动轴轴承座（210）以及同步带被动轮（211）；

所述主动轴（206）通过主动轴轴承座（207）可转动地贯穿安装在所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）的一对所述通孔，所述主动轴（206）贯穿所述内侧板（2013）的一端与所述驱动电机（203）的输出轴动力连接，所述主动轴（206）贯穿所述外侧板（2011）的一端与所述同步带主动轮（208）同轴固定连接；

所述被动轴通过被动轴轴承座（210）可转动地贯穿安装在所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）的另一对所述通孔，所述被动轴贯穿所述外侧板（2011）的一端与所述同步带被动轮（211）同轴固定连接，所述被动轴在所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）之间的部分与所述V型轮（202）同轴固定连接；

所述同步带主动轮（208）通过所述第一同步带（209）与所述同步带被动轮（211）连接。

可选地，所述驱动传动部件还包括安装在所述第一同步带（209）的运动路径上的同步张紧轮（213）；

可选地，所述主动传动组件为一组，所述被动传动组件为两组。

可选地，所述驱动支撑架（201）呈倒V形结构，两组所述被动传动组件位于所述倒V形结构的两端，一组所述主动传动组件位于所述倒V形结构的中间。

可选地，还包括：摆杆模块（400）；

所述驱动支撑架（201）上设有与所述摆杆模块（400）适配圈住所述绳索的凹槽；

所述摆杆模块（400）包括：摆动杆（401）、摆动杆支座（402）、摆动电机（403）以及摆动传动部件；其中所述摆动电机（403）固定安装在所述支架本体（101），所述摆动杆（401）可摆动地通过所述摆动杆支座（402）安装在所述支架本体（101），所述摆动电机（403）通过所述摆动传动部件驱动所述摆动杆（401），所述摆动杆（401）处于所述驱动支撑架（201）的正下方，所述摆动电机（403）用于驱动所述摆动杆（401）在所述凹槽的进入与退出，以将所述绳索圈住在所述V型轮（202）与所述摆动杆（401）之间。

可选地，所述摆动杆（401）上套设有可转动的滚动轮（404）。

可选地，所述摆动杆支座（402）还设有限位开关（405），所述限位开关（405）用于限制所述摆动杆（401）的摆动角度。

可选地，所述摆动传动部件包括：涡杆、涡轮、涡轮轴、涡轮轴轴承座；

所述涡杆动力连接于所述驱动电机的输出轴，所述涡杆与所述涡轮动力连接，所述涡轮的所述涡轮轴通过所述涡轮轴轴承座可转动地安装在所述摆动杆支座（402），所述摆动杆（401）与所述涡轮轴动力连接。

可选地，所述摆动传动部件包括：主动轮（406）、第二同步带（407）、被动轮（408）、摆动杆主动轴（409）、第一联轴器（410）、第二联轴器、第一涡杆（411）、第二涡杆、第一涡杆支座（412）、第二涡杆支座、第一涡轮（413）、第二涡轮、第一涡轮轴轴承座（414）、第二涡轮轴承座；

所述主动轮（406）与所述摆动电机（403）的输出轴同轴固定连接，所述摆动杆主动轴（409）同轴贯穿连接所述被动轮（408），所述主动轮（406）通过所述第二同步带（407）动力连接所述摆动杆主动轴（409）；

所述摆动杆主动轴（409）的一端通过所述第一联轴器（410）与所述第一涡杆（411）的一端动力连接，所述第一涡杆（411）通过所述第一涡杆支座（412）可转动地安装在所述支架本体（101），所述第一涡杆（411）的另一端开设有第一涡杆螺纹，所述第一涡杆螺纹与所述第一涡轮（413）啮合连接，所述第一涡轮（413）的所述第一涡轮轴通过所述第一涡轮轴轴承座（414）可转动地安装在所述摆动杆支座（402），所述摆动杆（401）与所述第一涡轮轴动力连接；

所述摆动杆主动轴（409）的另一端通过所述第二联轴器与所述第二涡杆的一端动力连接，所述第二涡杆通过所述第二涡杆支座可转动地安装在所述支架本体（101），所述第二涡杆的另一端开设有第二涡杆螺纹，所述第二涡杆螺纹与所述第二涡轮啮合连接，所述第二涡轮的所述第二涡轮轴通过所述第二涡轮轴轴承座可转动地安装在另一个所述摆动杆支座，另一个所述摆动杆与所述第二涡轮轴动力连接。

可选地，所述凹槽为所述外侧板（2011）开设的摆动杆凹槽（204）。

可选地，当所述驱动模块（200）可转动地安装所述主体支架（100）的驱动模块安装支架（102）时，所述驱动模块（200）在可转动方向与所述主体支架（100）之间还安装有减震组件（500），所述减震组件（500）用于减少所述驱动模块（200）传递到所述主体支架（100）的机械震动。

可选地，所述驱动支撑架（201）通过轴（212）可转动地安装在所述驱动模块安装支架（102），所述驱动支撑架（201）还固定安装有减震支架（214），所述减震组件（500）的一端安装在所述减震支架（214），所述减震组件（500）的另一端通过底座（501）安装在所述支架本体（101）。

可选地，所述主体支架（100）还包括挂钩（103），所述挂钩（103）固定安装在所述支架本体（101）上。

可选地，所述支架本体（101）为两根平行的支架竖直杆（1011）和两根平行的支架横杆（1012）相互垂直固定形成的矩形框架，所述驱动模块安装支架（102）适配安装在所述矩形框架中支架横杆（1012）的两端。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请的攀爬机器人用于攀爬的驱动模块安装在支架本体的两侧，并且该两侧驱动模块直接攀爬于绳索的V型轮的距离适配两条所述绳索之间的距离，这使得该攀爬机器人可以适应悬索桥主缆上两条水平的扶手绳的攀爬场景，以使得该攀爬机器人在控制模块的控制下能在悬索桥主缆上两条水平的扶手绳上攀爬。

附图说明

图1为本申请攀爬机器人在两条扶手绳上攀爬的一个实施例示意图；

图2为本申请攀爬机器人组成部件的一个实施例爆炸图；

图3为本申请攀爬机器人主体支架的一个实施例结构示意图；

图4为本申请攀爬机器人驱动模块的一个实施例结构示意图；

图5为本申请攀爬机器人摆杆模块的一个实施例结构示意图；

图6为本申请攀爬机器人减震组件的一个实施例结构示意图；

图7为本申请攀爬机器人控制模块的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种攀爬机器人，用于提供一种以两条绳索为攀爬对象的攀爬机器人解决方案。

首先对本申请攀爬机器人的工作环境情况进行说明，请参阅图1，本申请攀爬机器人在两条绳索上攀爬的一个实施例场景。由图1可知，主缆（600）为悬索桥中连接两个索塔之间的核心承重结构，在主缆上每隔一段距离通过高强度螺栓固定安装有一个索夹601，该索夹601朝下具有耳片602，该耳片602用于安装吊索，通过吊索吊起桥面，进而形成悬索桥。由于主缆每隔一段距离就有一个安装着吊索的索夹601，传统以缆索为攀爬对象的缆索攀爬机器人，很难跨越具有索夹601的障碍，无法实现沿着悬索桥主缆的走向从一个索塔顺利攀爬到另一个索塔。鉴于悬索桥主缆存在索夹601的障碍难题，目前对于悬索桥主缆的检测工作主要通过在主缆上安装多层绳索的方案，以此实现了以主缆为底，多层位于主缆两侧的绳索沿着主缆长度方向的行走结构，其中最上层的两根绳索称为扶手绳，技术人员可以较为安全地扶着主缆在两侧的扶手绳，走在主缆上对主缆进行检测。

如图1中所示的一种所谓多层绳索在主缆上的方案，在主缆长度方向的两侧上方伴随安装着3层与主缆平行的绳索，通常是两条相对水平的绳索为一层，并且每隔一定的绳索长度距离使用横杆801固定绳索在主缆的两侧的横向距离，每隔一定的绳索长度距离使用立柱802固定绳索在主缆两侧上方的垂直距离，3层绳索通过横杆801、立柱802与主缆的索夹601进行保持距离固定，以此实现了以主缆600为底，3层位于主缆600两侧上方的绳索沿着主缆600长度方向的行走结构，其中最上层的两根绳索称为扶手绳，技术人员可以较为安全地扶着主缆在两侧的扶手绳，走在主缆上对主缆进行检测。

针对上述悬索桥的主缆上安装多层绳索的结构，通常主缆最上层的两条扶手绳701相对其他层的绳索的直径更加大一些，承载能力好。本申请以主缆最上层的两条扶手绳为攀爬对象，提出了一种攀爬机器人的技术方案，可以实现沿着悬索桥主缆的走向从一个索塔顺利攀爬到另一个索塔。可以理解的是，本申请的攀爬机器人虽然以主缆上的扶手绳为攀爬对象，在相同的两条绳索的攀爬条件下，本申请的攀爬机器人也可以适用于其他攀爬场景。本申请仅以主缆最上层的两条扶手绳作为例子进行对攀爬机器人的说明，并非对本申请的限制。

请参阅图2、图3、图4、以及图5，本申请攀爬机器人的一个实施例，用于实现沿着两条绳索攀爬，包括：主体支架100、驱动模块200以及控制模块300。其中主体支架100包括支架本体101以及位于该支架本体101两侧的驱动模块安装支架102。驱动模块200包括驱动支撑架201、V型轮202、驱动电机203以及驱动传动部件，其中该驱动电机203固定安装在驱动支撑架201，该V型轮202可转动地安装于所述驱动支撑架201，该驱动电机203通过驱动传动部件可以驱动该V型轮202旋转，驱动支撑架201安装在驱动模块安装支架102，支架本体101两侧的V型轮202的距离适配两条绳索（即主缆最上层的两条扶手绳）之间的距离。控制模块300包括控制器301，其中控制器301与驱动电机203进行电连接，以实现控制器30对驱动电机203的正反转动进行控制。当攀爬机器人被放置在主缆最上层的两条扶手绳时，控制器301控制驱动电机203的转动通过驱动传动部件传送到V型轮，而攀爬机器人两侧的V型轮202正好与该两条绳索接触，进而可以实现在控制器301的控制下在主缆最上层的两条扶手绳来回攀爬，可以实现沿着悬索桥主缆的走向从一个索塔顺利攀爬到另一个索塔。

更具体的，驱动模块200的驱动支撑架201包括外侧板2011、内侧板2013以及支撑轴2012，其中外侧板2011与内侧板2013相对设置，支撑轴2012置于外侧板2011与内侧板2013之间，用于固定连接外侧板2011与内侧板2013的相对位置，形成一个靠支持轴2012固定连接外侧板2011和内侧板2013的驱动支撑架。V型轮202可转动地连接于内侧板2013与外侧板2011之间。而驱动电机203则通过电机座固定安装在内侧板2013远离外侧板2011的一侧。

更具体的，驱动传动部件包括：主动传动组件以及被动传动组件。其中主动传动组件用于与驱动电机203动力连接，主动传动组件将驱动电机203输出的动力传送到被动传动组件，而被动传动组件用于与V型轮202同轴固定连接，将被动传动组件的动力传送到V型轮202，所谓同轴固定连接是指两个传动零件的动力传动形式均是转动，两个传动零件均以同一个旋转轴为旋转中心将两个传动零件固定在一起。以上的驱动传动部件的技术方案可以实现将驱动电机203的输出动力经过主动传动组件，再到被动传动组件，进而传送到V型轮。值得注意的是，主动传动组件可以为齿轮与链条、齿轮与同步带、齿轮与齿轮等机械传动方案，具体在此不做具体限制。

更具体的，参考图4，驱动支撑架201的外侧板2011与内侧板2013之间相对设置有若干对通孔，这些相对设置的通孔贯穿外侧板2011与内侧板2013，用于给需要加装的零件提供安装位置。主动传动组件以及被动传动组件均是通过这些相对设置的通孔实现在驱动支撑架上的安装。在一个实施例中，主动传动组件包括：主动轴206、主动轴轴承座207、同步带主动轮208以及第一同步带209。被动传动组件包括：被动轴、被动轴轴承座210以及同步带被动轮211。主动轴206通过主动轴轴承座207可转动地贯穿安装在所述外侧板2011与内侧板2013的一对通孔，即主动轴206的直径比相对设置的通孔的直径要小，以使得主动轴206可以贯穿外侧板2011与内侧板2013之间相对设置的一对通孔，并在外侧板2011与内侧板2013之间的一对通孔分别安装主动轴承座207，再使得主动轴承座207中的轴承内圈与该主动轴206过盈配合贯穿安装在所述外侧板2011与内侧板2013的一对通孔中，且主动轴206贯穿内侧板2013的一端与驱动电机203的输出轴动力连接，主动轴206贯穿外侧板2011的另一端与同步带主动轮208同轴固定连接，这样就实现了驱动电机203的动力通过主动轴206传送到同步带主动轮208。同理，被动轴通过被动轴轴承座210可转动地贯穿安装在外侧板2011与所述内侧板2013的另一对通孔，被动轴贯穿外侧板2011的一端与同步带被动轮211同轴固定连接，被动轴在外侧板2011与内侧板2013之间的部分与V型轮202同轴固定连接，同步带主动轮208通过第一同步带209与同步带被动轮211连接。这样就实现了将同步带主动轮208的动力通过第一同步带209传送到同步带被动轮211，而同步带被动轮211与V型轮202是同轴固定连接，进而实现V型轮与同步带被动轮211的同步转动。

更进一步的，当采用第一同步带209作为同步带主动轮208与同步带被动轮211之间的动力传递时，还可以在该第一同步带209的运动路径上的同步张紧轮213，该同步张紧轮213可滚动地与第一同步带209进行接触，并使得第一同步带209的原自由运动路径发生一定距离的偏移，这样可以迫使第一同步带209发生弹性形变，使得第一同步带209在同步带主动轮208与同步带被动轮211之间作动力传递时的附着力更强，减少第一同步带209在同步带主动轮208与同步带被动轮211上的转动打滑现象，使得动力传输更加高效。同步张紧轮213可以通过螺栓可转动地安装在外侧板2011，需要说明的是，当驱动支撑架201选择支撑轴2012为空心轴时，可以选择长螺栓依次穿过张紧轮213、外侧板2011的通孔、支撑轴2012、内侧板2013的通孔，进而一次性实现对张紧轮213的固定和驱动支撑架201的成型。

更进一步的，如图4所示，为提高攀爬机器人与攀爬的绳索之间的摩擦力，以及在绳索上攀爬的可靠性，可以在攀爬机器人的驱动模块200中设置多个V型轮，和/或，在主体支架100的周围配合安装多个驱动模块200。比如，如图1所示在主体支架100的两侧配合安装共4个驱动模块200，即主体支架100两侧各具有2个驱动模块200，以及每一个驱动模块200均有两组被动传动组件和一组主动传动组件，这样使得攀爬机器人每一侧都有4个V型轮202附着在同一条绳索上，进而与该绳索具有更大的接触面积，更高的摩擦力，使得攀爬机器人在绳索上攀爬的可靠性更高。

驱动模块200采用两组被动传动组件和一组主动传动组件的结构可以如图4所示，驱动支撑架201呈倒V形结构，两组被动传动组件位于倒V形结构的两端，一组主动传动组件位于所述倒V形结构的中间，两组被动传动组件与主动传动组件之间的动力传输可以通过同一条同步带完成传输。相应的，还可以在两组被动传动组件与主动传动组件之间的同步带运动路径上均设置有张紧轮，张紧轮的配置过程可以参考上述张紧轮的配置的实施例，在此不再进行赘述。

更进一步的，为进一步保障攀爬机器人在主缆最上层的两条扶手绳上攀爬的安全性，以及对两条扶手绳上的绳夹803的通过安全性，本申请的攀爬机器人还设置有摆杆模块400。为配合摆杆模块400的实施，驱动支撑架201上设有与摆杆模块400适配圈住扶手绳的凹槽。摆杆模块400包括：摆动杆401、摆动杆支座402、摆动电机403以及摆动传动部件。其中摆动电机403固定安装在支架本体101，摆动杆401可摆动地通过摆动杆支座402安装在支架本体101，摆动电机403通过摆动传动部件驱动摆动杆401，摆动杆401处于驱动支撑架201的正下方，摆动电机403用于驱动摆动杆401在凹槽的进入与退出，以将扶手绳圈住在V型轮202与摆动杆401之间，即扶手绳701被V型轮202限制了向上的自由度，扶手绳701被摆动杆401限制了向下的自由度，且V型轮本身的结构限制住扶手绳的左右两侧的自由端，使得攀爬机器人可以仅能在前后方向（即扶手绳长度方向）攀爬，这样攀爬机器人在高空中的扶手绳上攀爬时就不用担心会有脱离扶手绳掉落的危险。更巧妙的是，可以通过控制模块300控制摆动电机403的正反转动，进而控制摆动杆401在凹槽的进入与退出，也就实现了将扶手绳圈住在V型轮202与所述摆动杆401之间与否的切换，进而可以将攀爬机器人在扶手绳上取下或放置。

当攀爬机器人在没有绳夹803的扶手绳部分攀爬时，可以控制摆动杆401在凹槽的进入，进而实现了将扶手绳圈住在V型轮202与摆动杆401之间，此时攀爬机器人可以沿着扶手绳进行快速前进或后退，不必担心攀爬机器人会侧翻与掉落扶手绳。当攀爬机器人在遇到扶手绳的绳夹803时，控制摆动电机的转动使得摆动杆从凹槽退出，此时攀爬机器人没有对扶手绳进行圈住，攀爬机器人可以顺利从绳夹803的上表面越过，当攀爬机器人越过绳夹之后，控制摆动电机的转动使得摆动杆401再次进入凹槽，实现将扶手绳圈住在V型轮202与摆动杆401之间，此时攀爬机器人又可以沿着扶手绳进行快速前进或后退，不必担心攀爬机器人会侧翻与掉落扶手绳。

为了进一步保障攀爬机器人在越过扶手绳的绳夹803时候的安全性，降低攀爬机器人从扶手绳上掉落的概率，攀爬机器人两侧对扶手绳进行圈住以限制自由度的结构在攀爬的时候不能同时全部打开，也就是说，攀爬机器人在扶手绳上攀爬的过程中，任何时候攀爬机器人两侧都至少存在一个对扶手绳进行圈住的结构。

比如，在一个实施例中，攀爬机器人在每一条扶手绳上的驱动模块至少有两个，且驱动模块与驱动模块之间的距离需要大于绳夹803在扶手绳上的固定长度，以此保证前一个驱动模块在越过绳夹的时候，后一个驱动模块没有进入绳夹803的范围，进而保证后一个驱动模块还与摆动模块配合实现了将扶手绳圈住在V型轮202与摆动杆401之间，避免攀爬机器人整体失去对扶手绳的主动自由度限制，避免攀爬机器人仅靠自身重力的附着在绳索上，因为高空中环境复杂，风向不定，若缺少攀爬机器人整体失去对扶手绳的主动圈住，容易造成攀爬机器人从扶手绳上掉落。

更具体的，摆动杆401上套设有可转动的滚动轮404，该滚动轮404用于接触被V型轮202与摆动杆401圈住的扶手绳，减少攀爬机器人在攀爬过程中的摩擦力，减少攀爬机器人在攀爬过程的能源消耗。

更具体的，摆动杆支座402还设有限位开关405，该限位开关405用于限制摆动杆401的摆动角度。该限位开关405可以是物理行程开关，设置在摆动杆支座402中摆动杆的摆动极限位置处，当摆动杆触碰到该限位开关时，该限位开关被触发，产生触发信号，该触发信号使得电机停止这个方向的转动，以使得摆动杆不能再在这个方向进行摆动。当然该限位开关还可以是光电开关，电磁感应开关等，在此不做限定。

在一个实施例中，摆动模块400的摆动传动部件包括：涡杆、涡轮、涡轮轴、涡轮轴轴承座。其中涡杆动力连接于驱动电机的输出轴，涡杆与涡轮动力连接，涡轮的涡轮轴通过涡轮轴轴承座可转动地安装在所述摆动杆支座402，摆动杆401与涡轮轴动力连接。在这个实施例中，一个摆动模块400控制一个摆动杆的摆动，攀爬机器人可以设置一个摆动模块400配合一个驱动模块安装，进而实现对攀爬的绳索进行圈住。本实施例中，通过使用涡轮涡杆作为摆动电机与摆动杆之间的传动方式，可以充分利用涡轮涡杆的自锁能力，使得摆动电机在控制摆动杆进入驱动模块的凹槽后不需要一直驱动保持该摆动杆位置，进而节省能源。

在另一个实施例中，摆动模块400包括：主动轮406、第二同步带407、被动轮408、摆动杆主动轴409、第一联轴器410、第二联轴器、第一涡杆411、第二涡杆、第一涡杆支座412、第二涡杆支座、第一涡轮413、第二涡轮、第一涡轮轴轴承座414、第二涡轮轴承座，主动轮406与摆动电机403的输出轴同轴固定连接，摆动杆主动轴409同轴贯穿连接被动轮408，主动轮406通过第二同步带407动力连接所述摆动杆主动轴409，摆动杆主动轴409的一端通过第一联轴器410与第一涡杆411的一端动力连接，第一涡杆411通过第一涡杆支座412可转动地安装在支架本体101，第一涡杆411的另一端开设有第一涡杆螺纹，第一涡杆螺纹与第一涡轮413啮合连接，第一涡轮413的第一涡轮轴通过第一涡轮轴轴承座414可转动地安装在摆动杆支座402，摆动杆401与第一涡轮轴动力连接，摆动杆主动轴409的另一端通过第二联轴器与第二涡杆的一端动力连接，第二涡杆通过第二涡杆支座可转动地安装在支架本体101，第二涡杆的另一端开设有第二涡杆螺纹，第二涡杆螺纹与第二涡轮啮合连接，第二涡轮的第二涡轮轴通过第二涡轮轴轴承座可转动地安装在另一个摆动杆支座，另一个摆动杆与第二涡轮轴动力连接。本实施例中，可以实现一个摆动电机同时控制两个摆动杆的摆动，在针对悬索桥中主缆扶手绳绳夹803对称布置的场景具有节省摆动电机数量的优势，进而减少攀爬机器人的质量，使得攀爬机器人在扶手绳上的攀爬更加灵活与快捷。通过使用涡轮涡杆作为摆动电机与摆动杆之间的传动方式，可以充分利用涡轮涡杆的自锁能力，使得摆动电机在控制摆动杆进入驱动模块的凹槽后不需要一直驱动保持该摆动杆位置，进而节省能源。

具体来说，驱动模块的凹槽可以开设在外侧板2011的下方，称为摆动杆凹槽204，具体来说如图4所示，该摆动杆凹槽204在倒V形结构的驱动支撑架201的外侧板2011中间，值得注意的是，在驱动支撑架201呈倒V形结构，两组所述被动传动组件位于所述倒V形结构的两端，一组所述主动传动组件位于所述倒V形结构的中间的结构中，该摆动杆凹槽204的深度底应在攀爬时扶手绳方向深于两个V型轮攀爬扶手绳的轴线，以此保障摆动杆在凹槽中对扶手绳具有一定的压迫作用，进而使扶手绳产生轻微形变，使得V型轮与摆动杆可以获得对扶手绳更好的附着力。

更进一步的，请参阅图6，当攀爬机器人的驱动模块选择可转动地安装主体支架100的驱动模块安装支架102时，驱动模块200在可转动方向与主体支架100之间还安装有减震组件500，减震组件500用于减少所述驱动模块200传递到所述主体支架100的机械震动，特别是攀爬机器人在跨越绳夹803时由于绳夹803与扶手绳的落差产生的冲击，以及高空中扶手绳在空中晃荡时传递到支架本体101的震动，尽可能地减少环境对控制模块300的影响。具体来说，驱动支撑架201通过轴212可转动地安装在驱动模块安装支架102，驱动支撑架201还固定安装有减震支架214。减震组件可以有多种的呈现方式，具体减震的形式在此不做限定，比如可以为弹簧片，又比如，减震组件可以包括阻尼器502、减震弹簧503以及两端的安装孔，减震组件500的一端安装在减震支架214，减震组件500的另一端通过底座501安装在支架本体101。

请参阅图2，在主体支架100上还设有挂钩103，挂钩103固定安装在所述支架本体101上。该挂钩103用于拖拽用于对主缆进行检测的检测设备。本申请的攀爬机器人提供一种可以在悬索桥的主缆上通过的解决方案，预留出与其他设备的适配接口，可以配合不同的设备在主缆上方攀爬，进而进行不同的任务。

在一个实施例中，支架本体101为两根平行的支架竖直杆1011和两根平行的支架横杆1012相互垂直固定形成的矩形框架，驱动模块安装支架102适配安装在矩形框架中支架横杆1012的两端。

请参阅图7，本申请控制模块300可以采用模块化布局，比如控制器301通过控制器支架302固定在支架本体101，控制器301还可以覆盖有散热片303，用于对控制器301的散热。可以理解的是，当驱动电机和/或摆动电机为交流电机时，控制模块还需要存在逆变器304，当驱动电机和/或摆动电机为精密控制转速转向的电机时，控制模块还包括有驱动模块305，可以理解的是，本申请的攀爬机器人需要通过电池306或者电源提供给摆动电机和驱动电机电能。当采用电池306作为供能时，电池306可以通过电池安装架307安装在支架本体101。

以上内容是结合具体实施例方式对本申请做出的说明，不能认定为本申请的具体实施仅限于这些实施例。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干的变换与替换，此时都应视为属于本申请的保护范围。

Claims (17)

1.一种攀爬机器人，其特征在于，用于沿着两条绳索攀爬，包括：主体支架（100）、驱动模块（200）、控制模块（300）以及摆杆模块（400）；

所述主体支架（100）包括支架本体（101）以及位于所述支架本体（101）两侧的驱动模块安装支架（102）；

所述驱动模块（200）包括驱动支撑架（201）、V型轮（202）、驱动电机（203）以及驱动传动部件；其中所述驱动电机（203）固定安装在所述驱动支撑架（201），所述V型轮（202）可转动地安装于所述驱动支撑架（201），所述驱动电机（203）通过所述驱动传动部件驱动所述V型轮（202）；所述驱动支撑架（201）安装在所述驱动模块安装支架（102），所述支架本体（101）两侧的所述V型轮（202）的距离适配两条所述绳索之间的距离；

所述驱动支撑架（201）上设有与所述摆杆模块（400）适配圈住所述绳索的凹槽；所述摆杆模块（400）包括：摆动杆（401）、摆动杆支座（402）、摆动电机（403）以及摆动传动部件；其中所述摆动电机（403）固定安装在所述支架本体（101），所述摆动杆（401）可摆动地通过所述摆动杆支座（402）安装在所述支架本体（101），所述摆动电机（403）通过所述摆动传动部件驱动所述摆动杆（401），所述摆动杆（401）处于所述驱动支撑架（201）的正下方，所述摆动电机（403）用于驱动所述摆动杆（401）在所述凹槽的进入与退出，以将所述绳索圈住在所述V型轮（202）与所述摆动杆（401）之间；

所述控制模块（300）包括控制器（301）；其中所述控制器（301）与所述驱动电机（203）进行电连接，所述控制器（301）用于对所述驱动电机（203）的正反转动进行控制。

2.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，所述驱动支撑架（201）包括：外侧板（2011）、内侧板（2013）以及支撑轴（2012），所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）相对设置，支撑轴（2012）置于外侧板（2011）与内侧板（2013）之间，用于固定连接外侧板（2011）与内侧板（2013）的相对位置。

3.根据权利要求2所述的攀爬机器人，其特征在于，所述驱动电机（203）通过电机座（205）固定安装在所述内侧板（2013）远离所述外侧板（2011）的一侧。

4.根据权利要求2所述的攀爬机器人，其特征在于，所述驱动传动部件包括：主动传动组件以及被动传动组件；

所述主动传动组件用于与所述驱动电机（203）动力连接，将所述驱动电机（203）输出的动力传送到所述被动传动组件；

所述被动传动组件用于与所述V型轮（202）同轴连接，将所述被动传动组件的动力传送到所述V型轮（202）。

5.根据权利要求4所述的攀爬机器人，其特征在于，所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）之间相对设置有若干对通孔；

所述主动传动组件包括：主动轴（206）、主动轴轴承座（207）、同步带主动轮（208）以及第一同步带（209）；

所述被动传动组件包括：被动轴、被动轴轴承座（210）以及同步带被动轮（211）；

所述主动轴（206）通过主动轴轴承座（207）可转动地贯穿安装在所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）的一对所述通孔，所述主动轴（206）贯穿所述内侧板（2013）的一端与所述驱动电机（203）的输出轴动力连接，所述主动轴（206）贯穿所述外侧板（2011）的一端与所述同步带主动轮（208）同轴固定连接；

所述被动轴通过被动轴轴承座（210）可转动地贯穿安装在所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）的另一对所述通孔，所述被动轴贯穿所述外侧板（2011）的一端与所述同步带被动轮（211）同轴固定连接，所述被动轴在所述外侧板（2011）与所述内侧板（2013）之间的部分与所述V型轮（202）同轴固定连接；

所述同步带主动轮（208）通过所述第一同步带（209）与所述同步带被动轮（211）连接。

6.根据权利要求5所述的攀爬机器人，其特征在于，所述驱动传动部件还包括安装在所述第一同步带（209）的运动路径上的同步张紧轮（213）。

7.根据权利要求5所述的攀爬机器人，其特征在于，所述主动传动组件为一组，所述被动传动组件为两组。

8.根据权利要求7所述的攀爬机器人，其特征在于，所述驱动支撑架（201）呈倒V形结构，两组所述被动传动组件位于所述倒V形结构的两端，一组所述主动传动组件位于所述倒V形结构的中间。

9.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，所述摆动杆（401）上套设有可转动的滚动轮（404）。

10.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，所述摆动杆支座（402）还设有限位开关（405），所述限位开关（405）用于限制所述摆动杆（401）的摆动角度。

11.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，所述摆动传动部件包括：涡杆、涡轮、涡轮轴、涡轮轴轴承座；

所述涡杆动力连接于所述驱动电机的输出轴，所述涡杆与所述涡轮动力连接，所述涡轮的所述涡轮轴通过所述涡轮轴轴承座可转动地安装在所述摆动杆支座（402），所述摆动杆（401）与所述涡轮轴动力连接。

12.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，所述摆动传动部件包括：主动轮（406）、第二同步带（407）、被动轮（408）、摆动杆主动轴（409）、第一联轴器（410）、第二联轴器、第一涡杆（411）、第二涡杆、第一涡杆支座（412）、第二涡杆支座、第一涡轮（413）、第二涡轮、第一涡轮轴轴承座（414）、第二涡轮轴承座；

所述主动轮（406）与所述摆动电机（403）的输出轴同轴固定连接，所述摆动杆主动轴（409）同轴贯穿连接所述被动轮（408），所述主动轮（406）通过所述第二同步带（407）动力连接所述摆动杆主动轴（409）；

所述摆动杆主动轴（409）的一端通过所述第一联轴器（410）与所述第一涡杆（411）的一端动力连接，所述第一涡杆（411）通过所述第一涡杆支座（412）可转动地安装在所述支架本体（101），所述第一涡杆（411）的另一端开设有第一涡杆螺纹，所述第一涡杆螺纹与所述第一涡轮（413）啮合连接，所述第一涡轮（413）的所述第一涡轮轴通过所述第一涡轮轴轴承座（414）可转动地安装在所述摆动杆支座（402），所述摆动杆（401）与所述第一涡轮轴动力连接；

所述摆动杆主动轴（409）的另一端通过所述第二联轴器与所述第二涡杆的一端动力连接，所述第二涡杆通过所述第二涡杆支座可转动地安装在所述支架本体（101），所述第二涡杆的另一端开设有第二涡杆螺纹，所述第二涡杆螺纹与所述第二涡轮啮合连接，所述第二涡轮的所述第二涡轮轴通过所述第二涡轮轴轴承座可转动地安装在另一个所述摆动杆支座，另一个所述摆动杆与所述第二涡轮轴动力连接。

13.根据权利要求2所述的攀爬机器人，其特征在于，所述凹槽为所述外侧板（2011）开设的摆动杆凹槽（204）。

14.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，当所述驱动模块（200）可转动地安装所述主体支架（100）的驱动模块安装支架（102）时，所述驱动模块（200）在可转动方向与所述主体支架（100）之间还安装有减震组件（500），所述减震组件（500）用于减少所述驱动模块（200）传递到所述主体支架（100）的机械震动。

15.根据权利要求14所述的攀爬机器人，其特征在于，所述驱动支撑架（201）通过轴（212）可转动地安装在所述驱动模块安装支架（102），所述驱动支撑架（201）还固定安装有减震支架（214），所述减震组件（500）的一端安装在所述减震支架（214），所述减震组件（500）的另一端通过底座（501）安装在所述支架本体（101）。

16.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，所述主体支架（100）还包括挂钩（103），所述挂钩（103）固定安装在所述支架本体（101）上。

17.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于，所述支架本体（101）为两根平行的支架竖直杆（1011）和两根平行的支架横杆（1012）相互垂直固定形成的矩形框架，所述驱动模块安装支架（102）适配安装在所述矩形框架中支架横杆（1012）的两端。

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